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rapport fr 2011 perturbateurs endocriniens et biodiversité la diversité biologique face au risque chimique nécessité d un changement de paradigme

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wwf le wwf est l une des toutes premières organisations indépendantes de protection de l environnement dans le monde avec un réseau actif dans plus de 100 pays et fort du soutien de 5 millions de membres le wwf oeuvre pour mettre un frein à la dégradation de l environnement naturel de la planète et construire un avenir où les humains vivent en harmonie avec la nature en conservant la diversité biologique mondiale en assurant une utilisation soutenable des ressources naturelles renouvelables et en faisant la promotion de la réduction de la pollution et du gaspillage en 2011 le wwf fêtera ses 50 ans depuis 1973 le wwf france agit au quotidien afin d offrir aux générations futures une planète vivante avec ses bénévoles et le soutien de ses 170 000 donateurs le wwf france mène des actions concrètes pour sauvegarder les milieux naturels et leurs espèces assurer la promotion de modes de vie durables former les décideurs accompagner les entreprises dans la réduction de leur empreinte écologique et éduquer les jeunes publics mais pour que le changement soit acceptable il ne peut passer que par le respect de chacune et chacun c est la raison pour laquelle la philosophie du wwf est fondée sur le dialogue et l action depuis décembre 2009 la navigatrice isabelle autissier est présidente du wwf france © concept design by © arthursteenhorneadamson synthèse réalisée par kévin jean et tarik benmarhnia sous la direction de jc lefeuvre h.roche a cicolella c deshayes © 1986 panda symbol wwf world wide fund for nature formerly world wildlife fund ® wwf living planet are wwf registered trademarks wwf pour une planète vivante sont des marques déposées wwf france 1 carrefour de longchamp 75016 paris www.wwf.fr perturbateurs endocriniens et biodiversité page 2

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sommaire partie i contexte et généralités sur les perturbateurs endocriniens a définitions et contexte général b catégorisation des pe c un enjeu environnemental de taille d quelques éléments de réglementation partie ii les pe dans l environnement a les sources principales de contamination b le comportement et devenir des pe dans l environnement partie iii les effets des pe sur le vivant état des connaissances et pistes à suivre a l ampleur de la problématique pe b vers une nouvelle approche des pe conclusion bibliographie 4 4 5 6 6 7 7 11 12 12 16 18 19 perturbateurs endocriniens et biodiversité page 3

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partie i contexte et généralités sur les perturbateurs endocriniens a définitions et contexte général 1 qu est ce qu un perturbateur endocrinien que ce soit chez l homme ou dans l ensemble du monde vivant le système endocrinien est primordial et répond à des mécanismes très sensibles le système endocrinien du grec endon « à l intérieur de » et krinô « je sécrète » est un ensemble de glandes et de groupes de cellules il est chargé avec le système nerveux de maintenir la stabilité interne des animaux pluricellulaires de gérer les différents cycles et de déclencher les réponses adéquates aux stimulations extérieures beaucoup de fonctions vitales telles que la reproduction la croissance le développement le comportement la production l utilisation et le stockage de l énergie en sont intégralement dépendantes ce système endocrinien est régulé par des substances hautement actives les hormones les hormones se caractérisent par leur spécificité d action sur certains tissus ou organes les hormones agissent à de très faibles concentrations sanguines leur dégradation se produit généralement en quelques heures de manière générale il n y a pas de spécificité hormonale entre les espèces à quelques exceptions près comme l hormone de croissance humaine les hormones humaines peuvent également affecter le système endocrinien d autres espèces plus ou moins proches féminisation de communautés baisse flagrante de populations anomalies anatomiques chez les animaux ont été mis en évidence au cours de ces dernières décennies parallèlement à une baisse de la fertilité masculine chez l homme en 1950 un article de burlington et lindeman décrivait déjà les effets néfastes du ddt sur des organismes vivants suivi de nombreuses publications les années suivantes la vulnérabilité du système endocrinien est donc en question et il est impératif de mieux comprendre les phénomènes décrits ainsi de nombreux projets de recherche ont été menés au cours des deux dernières décennies afin d étudier ce phénomène de perturbation du système endocrinien tant en toxicologie qu en ecotoxicologie 2 définitions le terme « perturbateur endocrinien » pe fait référence à un large spectre de substances xénobiotiques i e étrangères à l organisme vivant ayant la capacité d agir sur le système endocrinien d espèces animales ou végétales et d en perturber le fonctionnement normal la définition des pe donnée par l union européenne en 1999 est la suivante « une substance ou un mélange exogène altérant les fonctions du système endocrinien et induisant donc des effets nocifs sur la santé d un organisme intact de ses descendants ou sous-populations » d autres définitions existent émanant d autres organismes l us epa l agence environnementale américaine définit plus précisément les perturbateurs endocriniens en les décrivant comme « les agents exogènes qui interfèrent avec la synthèse la sécrétion le transport la liaison l action ou l élimination des hormones naturelles responsables de l homéostasie la reproduction le développement et le comportement » cette définition peut être discutée par le fait qu elle ne tient compte uniquement que des agents exogènes sans parler des sécrétions internes liées soit à une métabolisation soit à la transmission maternelle par exemple hormis les nombreuses discussions que soulèvent ces questions il est évident qu au fur et à mesure que les connaissances évolueront le cadre sémantique devra s adapter à la réalité scientifique en termes de sources de contamination de notion de seuil ou de faibles doses notamment compte tenu de l énorme diversité des molécules et des récepteurs moléculaires impliqués dans le système endocrinien des espèces vivantes la définition de pe englobe un très grand nombre de substances d origines et de natures variées perturbateurs endocriniens et biodiversité page 4

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c est pour cela qu une classification générale des pe n est pas aisée il n en existe d ailleurs aucune qui soit exhaustive à ce jour a défaut de les classifier rigoureusement on peut cependant catégoriser les différents types de pe en se basant d une part sur leur nature d autre part sur leurs mécanismes d action et leurs cibles b catégorisation des pe 1 catégorisation des pe selon leur nature la première distinction à effectuer entre les différents pe se fait sur la base de leur origine on peut ainsi distinguer trois catégories · les composés naturels phyto-oestrogènes produits par les végétaux et myco-oestrogènes produits par les champignons et les moisissures · les hormones naturelles animales humaines végétales ou synthétiques · les composés synthétiques les phyto-oestrogènes et myco-oestrogènes ont des structures chimiques qui imitent ou interagissent avec les hormones oestrogéniques on a identifié plus de 300 plantes de 16 familles différentes produisant des substances phyto-oestrogéniques par ailleurs certains myco-oestrogènes sont produits par des champignons pouvant contaminer des cultures c est notamment le cas de la zéralénone un myco-oestrogène pouvant être retrouvé dans le maïs utilisé dans l élevage porcin et qui peut avoir des effets toxiques à faible dose les hormones naturelles animales ou humaines ou synthétiques pilule contraceptive traitement thérapeutique de la régulation endocrinienne anabolisants sont généralement excrétés par les urines et rejetées dans les eaux usées elles sont susceptibles de garder une certaine activité dans les écosystèmes naturels et/ou être transférées dans les chaines alimentaires ainsi des résidus d hormones synthétiques utilisées dans l élevage intensif peuvent également être retrouvés dans des aliments comme la viande bovine les composés synthétiques regroupent les produits issus de l industrie chimique et leurs sous-produits engendrés par des procédés industriels des processus naturels ou des incinérations par exemple on retrouve parmi ces composés des produits chimiques à usages industriels comme les phtalates les polychlorobiphényles pcb les perfluorés le bisphénol a les composés chimiques à usages agricoles ou domestiques comme les pesticides fongicicides insecticides larvicides et herbicides sont également à ranger dans cette catégorie enfin dans les produits secondaires on retrouve principalement des produits issus de l incinération des déchets comme les dioxines et les dibenzofuranes ces trois types de substances mettent en évidence des problématiques différentes en effet l intensité des effets sera variable tout comme les modes de gestion visant la réduction de leurs émissions etant donnée la mise en évidence relativement récente l attention et l inquiétude proportionnelles au manque de connaissance sont portées vers les composés synthétiques en outre de par leur nature propre les perturbateurs endocriniens diffèrent par leurs modes d action et leurs cibles cette classification est importante à considérer si l on veut s intéresser à la perturbation d un organe ou d une fonction en particulier de même que si l on s intéresse à la question complexe des « effets cocktails » voir partie iii 2 catégorisation des pe selon leurs modes d action et leurs cibles les pe interfèrent dans le fonctionnement de la régulation hormonale selon les 3 schémas d action suivants · un effet mimétique en imitant l action d une hormone naturelle et en se liant au récepteur cible de cette hormone elle se fixe sur le récepteur cellulaire et entraîne une réponse normale appelée agoniste · un effet de blocage en bloquant l action d une hormone naturelle par exemple en saturant le récepteur cible de l hormone il s agit d une réponse antagoniste · un effet perturbant en interférant avec les processus physiologique de production de transport ou de dégradation d une hormone naturelle on peut encore affiner la description du mode d action d un pe en précisant la fonction hormonale perturbée par l action de la substance on distingue ainsi les composés à effets oestrogéniques ou anti-oestrogéniques perturbant la régulation perturbateurs endocriniens et biodiversité page 5

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des caractères femelles androgéniques ou anti-androgéniques perturbant la régulation des caractères mâles ou encore thyroïdiens perturbant le fonctionnement de la glande thyroïde c un enjeu environnemental de taille les difficultés de classification des pe mettent en évidence la diversité et la complexité de ce phénomène les écosystèmes cibles de ces perturbations bien que l intensité en soit aujourd hui difficile à mesurer sont susceptibles de subir des effets dont on ne peut pas estimer la transversalité des conséquences cette problématique émergente de la perturbation endocrinienne remet en question les fondements même de certains principes d ecotoxicologie comme la notion de seuil de faibles doses de fenêtre d exposition ou encore d impact sur l ensemble d une chaîne trophique voir partie ii-b il est important d apprécier l ampleur des impacts susceptibles d affecter les écosystèmes par la prise en compte de nouveaux paradigmes et de l irréversibilité de certains phénomènes afin de considérer avec une juste valeur l urgence en termes d analyse d évaluation puis de gestion de cette « nouvelle famille de risque » en plus des phénomènes de pluri-expositions déjà évoqués d autres processus liés à la biosphère de manière générale entrent en jeu il est possible de citer pour illustrer ceux-ci la bioamplification le long d une chaîne trophique certains pesticides par exemple s accumulent au fil de la chaîne alimentaire pour se concentrer dans les derniers maillons les carnivores et piscivores situés en bout de chaîne concentrent des doses de pesticides pouvant atteindre 10 000 fois celles des premiers maillons d quelques éléments de réglementation en ce qui concerne les réponses à apporter il est raisonnable de considérer qu aujourd hui l outil réglementaire est insuffisant au vu des enjeux pour l aspect sanitaire l union européenne a établi une classification des substances chimiques toxiques pour la reproduction directive 67/548/cee modifiée relative à la classification l étiquetage et l emballage des substances dangereuses elle comporte trois catégories selon le niveau de connaissance des effets sanitaires de la substance considérée les effets concérigènes mutagènes et reprotoxiques cmr sont par exemple pris en compte dans la réglementation reach en france un décret spécifique au milieu professionnel a été mis en place pour obliger la mise en oeuvre de mesures de prévention cependant les autres effets liés à la perturbation endocrinienne ne sont pas considérés du coté environnemental le constat est plus mitigé car la classification de perturbateur endocrinien n existe pas en tant que telle toutefois il existe des réglementations limitant la contamination de l environnement comme la directive cadre sur l eau par exemple qui limitent les rejets de certains produits toxiques pour l environnement qui quelques fois concernent des perturbateurs endocriniens comme les pcb les phtalates il est impératif d établir une classification de perturbateur endocrinien afin de permettre une gestion appropriée et conjointe de la santé humaine et de la santé environnementale la réglementation devrait pouvoir intégrer l évolution des connaissances en termes de sources de contamination d effets sur les écosystèmes et la biodiversité et de la notion de faibles doses et de période d exposition un aperçu de l état des connaissances basé sur la littérature scientifique fait l objet des parties suivantes qui s attachent à souligner les éléments essentiels afin de comprendre ces phénomènes et d en prendre la mesure perturbateurs endocriniens et biodiversité page 6

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partie ii les pe dans l environnement a les sources principales de contamination de nombreux produits chimiques sont aujourd hui connus ou suspectés pour avoir des effets de perturbation endocrinienne toutefois la diversité de ces produits induit une grande variété de sources de contamination de l environnement ainsi que l on considère un rejet industriel de pcb dans le rhône ou des eaux chargées en oestrogènes via les rejets de stations d épuration par exemple leur impact en sera différent pour caractériser les différents modes de contamination de l environnement plusieurs approches sont possibles · il est possible de formuler une approche par substrats eaux sols air cependant après analyse de la littérature il ressort que les milieux principalement contaminés sont les milieux aquatiques et une telle répartition reste peu cohérente · il est aussi envisageable de raisonner en termes de types de rejets qu ils soient industriels ou non cependant peu d études ont abordé la question des sources avec cette dichotomie et de nombreuses incertitudes restent néanmoins à éclaircir sur les rejets non industriels justement qu ils soient accidentels ou diffus les rejets industriels de produits chimiques sont en théorie quantifiables même si cette question des rejets industriels ou agricoles reste aujourd hui la piste prioritaire en termes de gestion de risque il ne faut pas se désintéresser des autres types de rejets ces rejets via les réseaux d assainissement ou les centres de stockage de déchets par exemple sont aujourd hui très mal quantifiables et de fait extrêmement mal connus · une approche qui permet à la fois de répondre aux incertitudes et à la réalité de la littérature scientifique à ce sujet est l approche par famille de perturbateurs endocriniens il existe à ce propos quelques articles faisant état des connaissances par famille de produits des sources de contamination c est cette option qui a été prise pour définir les sources de contamination 1 produits chimiques industriels la pollution chimique de l environnement liée aux rejets industriels est aujourd hui une triste réalité qu ils soient accidentels ou permanents ces rejets impactent plus ou moins directement les organismes vivants que ce soient par des mécanismes de toxicité létale ou non ou par le biais de perturbation endocrinienne il n est pas possible de mettre l ensemble de ces produits dans la même case car leurs effets sont différents autant que leurs sources ainsi il est proposé ici de faire le tour des principales familles de ces produits dont les effets en termes de perturbation endocrinienne sont connus · les pcb polychlorobiphényls cette très grande famille de composés 209 congénères fabriquée depuis près d un siècle comme isolants thermiques constitue une référence dans le champ de la pollution industrielle leur forte persistance leur mobilité et leur capacité à se fixer dans les sédiments en font des polluants durables et ubiquistes bien que leur production ait été arrêtée en france depuis de nombreuses années interdiction décret 87-59 du 2 février 1987 les émissions continuent via d anciens appareils ou via des batteries aujourd hui pratiquement toutes les études qui ont été amenées à rechercher la présence de ce type de composés en a retrouvé toutefois les concentrations les plus fortes se trouvent logiquement dans les milieux aquatiques pollués en amont par ce type d industries et notamment où des fuites accidentelles ont eu lieu le rhône peut être cité comme parfait exemple toutefois les transports via l atmosphère et par phénomènes de bioaccumulation sont significatifs et importants à signaler entrainant une pollution généralisée · les alkylphénol éthoxylates ape ces composés dont la production annuelle mondiale avoisine les 390 000 tonnes sont utilisés dans certains procédés industriels et agricoles mais leur principale utilisation est domestique dans certains produits ménagers toutefois une des utilisations qu il est indispensable de souligner dans ce rapport est contraceptive via les applications spermicides il est important d ajouter que ces composés ont la capacité d être dégradés biologiquement dans les eaux usées pour former des métabolites très toxiques p-nonylphénol ayant une activité oestrogénique remarquable hormis l utilisation de ces composés dans des détergents ou leurs rejets dans les eaux usées les rejets industriels dans les milieux aquatiques ne sont pas négligeables et les réglementations varient selon les pays on observe en europe des sources de contamination différenciées perturbateurs endocriniens et biodiversité page 7

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ainsi cette famille de perturbateurs endocriniens diffère des autres d une part par sa forte présence dans les usages quotidiens domestiques qui renforce les rejets dans l environnement notamment par le biais des eaux usées et d autre part par sa présence non négligeable dans le compartiment aérien due entre autres aux aérosols ces deux aspects peuvent expliquer la globalisation de la contamination des milieux · les hap hydrocarbures aromatiques polycycliques ces composés sont générés par une combustion incomplète de la matière organique charbon huile pétrole bois les principales sources sont anthropiques via le trafic automobile le chauffage la cuisine ou certains procédés industriels comme la production d aluminium toutefois les sources « naturelles » telles que les incendies de forêts ou les volcans ne sont pas totalement négligeables dans l environnement ces composés peuvent être dégradés de manière biotique par action des systèmes enzymatiques de biotransfiormation par exemple ou abiotique et génèrent également de nouveaux composés époxides phénols par leur omniprésence dans l environnement et leurs propriétés physico-chimiques la famille des hap est un digne représentant des polluants organiques persistants pop tout comme les pcb notons que certains d entre eux comme le benzoapyrène sont des cancérigènes avérés les hap sont surtout transportés par voie atmosphérique sous formes de particules qui se déposent dans les autres compartiments environnementaux ainsi ces composés sont retrouvés dans l environnement à des niveaux de concentration très différentes selon que se l on situe à proximité de zones industrielles et urbanisées ou des zones plus reculées · le bisphénol a bpa ce composé très médiatisé ces dernières années pour ses capacités à perturber le système endocrinien est un des composés chimiques les plus utilisés dans le monde les premières études le mettant en cause datent pourtant des années 30 dodds et al 1936 son utilisation est très large aujourd hui principalement dans certains composés plastiques plastique dur et translucide et on peut citer à cet effet les contenants alimentaires ou certains biberons mais si l on souhaite être exhaustif la liste est très longue prothèses dentaires retardateurs de flammes dans les appareillages électriques etc en termes d impacts de l environnement le milieu principalement concerné est toujours le milieu aquatique qui permet le transport de ce composé dans l ensemble des autres compartiments par ses propriétés physico-chimiques le bisphénol est un composé très persistant et dans l environnement sa métabolisation est majoritairement biotique produisant notamment des composés qui sont ensuite minéralisés les émissions de ce composé sont aujourd hui très diffuses et ubiquistes les rejets accidentels ou localisés étant proportionnellement faibles en effet les quantités rejetées via les eaux usées par l homme ou via les déchets sont loin d être négligeables dans certaines études sa présence a été révélée dans la majorité des échantillons prélevés que ce soit dans les eaux usées les eaux destinées à la consommation humaine les eaux brutes de surface et souterraines ou encore les sédiments ceci peut s expliquer par le grand nombre de produits polycarbonate résine époxy pvc qui en contiennent et sa production mondiale conséquente · les autres composés aux principaux composés décrits précédemment peuvent encore s ajouter d autres familles de produits a ce titre nous pouvons citer les pbde polybromodiphénylethers produits ignifuges surtout utilisés comme retardateurs de flammes dans un grand nombre de composés de notre quotidien écrans meubles et dont les rejets dans l environnement peuvent se faire soit par émissions aériennes soit par les sols et l eau via les déchets nous pouvons également citer certains composés comme le tbt tributylétain utilisé notamment dans certaines peintures de coques de bateau qui a causé des effets non négligeables sur des populations de mollusques le tbt est directement rejeté dans les eaux et se concentre dans les sédiments la liste dans un souci d exhaustivité pourrait être encore bien longue mais pour finir ce panorama des produits chimiques perturbateurs endocriniens nous pouvons citer les dioxines dont une des plus puissamment toxique la 2,3,7,8tcdd 2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioxine sert de base au calcul des équivalents toxiques de nombreuses études font état de leur présence dans des milieux sensibles fielder et al 1995 ces composés issus d une combustion incomplète d autres substances notamment en incinérateurs d anciennes générations montrent actuellement une décroissance de leur rejets atmosphériques notamment depuis l application de normes environnementales toutefois leur présence dans des sols et des milieux aquatiques est chose courante enfin les composés polyfluorés ou perfluorés comme l acide perfluorooctanoïque pfoa que l on retrouve dans les revêtements antiadhésifs mais aussi dans une grande variété de produits grâce à leur action d imperméabilisant ou anti-tâche font partie des polluants émergents perturbateurs endocriniens ils sont persistants dans l environnement avec des demi-vies de plusieurs dizaines d années pour certains et sont bioaccumulés et bioamplifiés dans les réseaux trophiques susceptibles de provoquer des troubles du développement et du métabolisme ils sont reprotoxiques cancérigènes et agissent sur la régulation thyroïdienne perturbateurs endocriniens et biodiversité page 8

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2 hormones stéroïdiennes les hormones stéroïdiennes sont un groupe de composés biologiquement actifs ces composés sont sécrétés naturellement par différents organes cortex ovaires placenta aussi bien chez l homme que chez l animal et comprennent entre autres les progoestogenes glucocorticoides minéralocorticoides androgènes et oestrogènes raven and johnson 1999 les oestrogènes estradiol estrone et estriol sont principalement des hormones femelles indispensables à la régulation du système hormonal et reproductif ces composés sont chez l homme et l animal excrétés via les processus naturels et aboutissent dans les compartiments environnementaux à travers les réseaux d assainissement les systèmes d élimination de déchets ou encore par l épandage de nombreuses études rapportent la présence de tels composés à la sortie de stations d épurations et dans des eaux de surface rivières lacs desbrow et al 1998 fromme et al 2002 ternes et al 1999 les composés qui par leur potentiel de perturbation endocrinienne sont les plus préoccupants sont les oestrogènes et autres contraceptifs incluant 17h-estradiol e2 estrone e1 estriol e3 17aethynylestradiol ee2 et mestranol meee2 en ce qui concerne les sources de contamination des différents compartiments les principales sont · les eaux usées la présence de ces composés est préoccupante dans l environnement par les conséquences qu ils peuvent provoquer chez l homme les élevages ou la faune de manière générale ceci du fait de leur fort potentiel de modification biologique qui les caractérisent par nature certaines de ces molécules sont naturellement excrétées et quelques études rapportent des valeurs à titre indicatif cependant au vu des méthodes contraceptives actuelles et compte tenu des moyens existants dans les dispositifs d assainissement la probabilité de retrouver ce type de substances dans un grand nombre de cours d eau est forte même si d importants efforts sont à mettre en oeuvre en termes d assainissement et de potabilisation de l eau il faut surtout une prise de conscience plus globale de cet impact de la part de la population · les rejets animaliers l autre grande source de contamination de l environnement par ces composés est celle liée aux élevages il y a depuis de nombreuses années une utilisation plus ou moins rationnelle des médicaments vétérinaires pour notamment contrôler le cycle de reproduction des femelles provoquant de nombreux dérèglements allant jusqu à l avortement refsdal 2000 ce type d utilisation conduit à une augmentation de la production de ces hormones et à une multiplication des rejets via l épandage dans les compartiments environnementaux baronti et al 2000 ces dernières années quelques études se sont intéressées à mesurer les concentrations de ces hormones dans les eaux elles conduisent au même constat quel que soit le pays à savoir que plus de la moitié des échantillons présentent des valeurs au dessus du seuil de détection avec une grande variation saisonnière tabata et al 2001 les milieux concernés étant autant les eaux de surface que les eaux souterraines toutefois ces valeurs dépassent rarement 5 ng/l bien que l incertitude sur les effets de ces composés soit grande il reste préoccupant d avoir des traces de ces substances de manière quasi systématique 3 pesticides les pesticides constituent une grande famille de produits chimiques avec une multitude de composants très actifs chimiquement par leur utilisation ils peuvent être directement rejetés dans l environnement puis entrainés par lessivage des sols dans des milieux non cibles ils peuvent également être ingérés par l homme avec son alimentation et les herbivores les accumulent dans leurs tissus leur présence dans l environnement est inquiétante et leur persistance autant que leur mobilité expliquent que l on en retrouve dans les zones polaires ces produits utilisés depuis de très nombreuses années ont largement été étudiés d un point de vue toxicologique ou écotoxicologique mettant ainsi en évidence leur potentiel de perturbation endocrinienne toutefois cette famille de composés étant très large il faut en distinguer certains dont l effet de perturbation n est sujet à aucun débat c est le cas notamment des pesticides organochlorés · le ddt et ses métabolites ce composé a été produit pour la première fois il y a plus de 60 ans et a été intensément utilisé en tant qu insecticide en particulier pour la lutte anti vectorielle bien que son utilisation ait été interdite dans les années 70 dans les « pays développés » on retrouve encore aujourd hui largement ce composé dans perturbateurs endocriniens et biodiversité page 9

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l environnement en effet certains chercheurs estiment que plus de 2 millions de tonnes de ce produit ont été rejetés dans l environnement sa faible biodégradabilité explique sa grande présence aujourd hui il faut ajouter à cette addition lourde la contribution de ses métabolites issus de transformations dans l environnement qui peuvent s avérer encore plus toxiques et persistants son principal métabolite est le dde connu pour sa capacité à nuire au système endocrinien de certains mammifères · le méthoxychlore et ses métabolites ce cousin du ddt ayant les mêmes propriétés insecticides a été mis sur le marché juste après la deuxième guerre mondiale et a connu un fort succès commercial après l interdiction du ddt se positionnant comme la solution de remplacement idéale ce composé est moins actif et moins persistant que le ddt mais ses métabolites sont bien plus préoccupants et l on en retrouve encore des traces autant chez les espèces marines carnivores que chez certains oiseaux tullner et al 1961 d autres substances organochlorées ont été largement utilisées pour les « traitements phytosanitaires » la plupart a été interdite dans les années 80s comme la dieldrine ou l aldrine et d autres plus récemment comme le lindane 1998 mais leur persistance et leur rémanence contribuent à leur préserver une certaine actualité actualité qui se rappelle activement à nous par les récents rapports sur l impact sanitaire du chlordécone interdit en 1993 dans les antilles françaises · des urée-substitués comme l inuron le diuron et leurs métabolites ces herbicides ont été largement utilisés jusqu en 2008 en viticulture et dans les cultures vivrières et céréalières le diuron a la particularité et non la moindre d avoir également été utilisé hors agriculture sur des terrains de sport pour l entretien des voies de circulation autoroutières et ferrées ce type d utilisation est considérablement plus inquiétant en termes d aires d impact diffusant ce produit dans l environnement sur de grandes distances on estime sa production annuelle à 45 000 tonnes par an de récentes études ont également montré la capacité de ces deux produits à former des métabolites et produits intermédiaires à partir d autres produits chimiques tels les médicaments · a cette liste de pesticides qui sont connus pour être des perturbateurs endocriniens nous pouvons en ajouter malheureusement bien d autres ainsi que leurs métabolites nous pouvons citer à ce titre le vinclozolin l atrazine le trifluralin ou encore l endosulfan chacun de ces pesticides aux propriétés variables a été cherché et trouvé dans les compartiments de l environnement 4 produits pharmaceutiques dans cette liste des familles de produits ayant la capacité de perturber le système endocrinien se trouvent les produits pharmaceutiques beaucoup d équipes de recherche ont montré la présence de principes actifs à des concentrations suffisantes dans l environnement pour entrainer des effets délétères chez les organismes aquatiques guehlstorf et al 2004 ils proviennent des rejets hospitaliers ou urbains une part de ces rejets est liée à l excrétion par les hommes ou les animaux d élevage ou domestiques des molécules médicamenteuses ces composés ainsi que leurs métabolites sont susceptibles d être diffusés dans les milieux aquatiques ces molécules ont été détectées dans les sols les sédiments les boues de stations d épuration les eaux de surface et souterraines ainsi que dans les tissus d organismes aquatiques se retrouvant ainsi dans la chaîne alimentaire halling-sorensen et al 1998 heberer 2002 porter janz 2004 enick et al 2007 certains de ces produits sont même directement rejetés par la pisciculture bien qu il soit raisonnable de penser que les produits pharmaceutiques sont minoritaires par rapport aux composés cités plus haut ce type de composé est relativement singulier et mérite une attention particulière pour quatre raisons · l utilisation des médicaments est généralisée aujourd hui et certaines mesures environnementales révèlent des concentrations équivalentes à certains pesticides jones et al 2002 · de par la nature de certains d entre eux ils sont susceptibles d avoir des effets non négligeables sur les fonctions biologiques a ce titre nous pouvons citer les traitements hormonaux les antibiotiques ou encore les cytotoxiques anticancéreux · concernant les médicaments humains les impacts sur l environnement ne sont pas pris en compte à ce jour dans les autorisations de mise sur le marché bien que l on dispose de beaucoup d éléments concernant les effets aigus et chroniques sur les organismes vivants enick et al 2007 · aujourd hui les installations de traitement de l eau ou d assainissement ne permettent pas de retenir ce type de molécules et tout ce qui est produit est rejeté dans l environnement perturbateurs endocriniens et biodiversité page 10

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b le comportement et devenir des pe dans l environnement pour prendre la mesure de l impact des substances décrites ci-dessus plusieurs aspects sont à considérer en dehors des gros volumes produits de leur diversité géographique ou encore de la diversité des utilisations quotidiennes ce qu il est important de signaler ici est la multitude de modalités de transferts au sein des compartiments environnementaux qui seront différents selon le type de composé considéré toutefois le milieu principalement contaminé au vu des sources existantes est évidemment le milieu aquatique en effet les autres milieux peuvent être considérés comme vecteurs de pollution vers les eaux les sols via le drainage ou le lessivage les airs via le dépôt comme décrit plus haut tous les polluants chimiques ne se déplacent pas uniformément dans l environnement et la répartition au sein des différents milieux air eaux ou sédiments influe sur leur répartition ainsi bien qu il y ait des variations géographiques ils peuvent être répartis selon leur niveau de volatilisation leur persistance leur solubilité face aux processus de dégradations biotiques ou abiotiques et leur capacité à être bioamplifiés d autres facteurs davantage locaux influent également sur les comportements environnementaux a ce titre il est possible de citer la pluviométrie qui entrainera le lessivage des produits dans les milieux aquatiques la situation des sources de contamination vis-à-vis du bassin hydrologique ou la présence de rivières la constitution des sédiments ou encore le type de flore favorisant ou non la bioaccumulation les processus de dégradation de ces contaminants sont d abord microbiologiques cependant des processus abiotiques tels que la photolyse l hydrolyse ou l oxydation peuvent amener à la formation de métabolites un point qu il est également important de soulever est cette universalité la présence de certains polluants tels que les pcb ayant été retrouvés en antarctique ou en arctique suffit à montrer la généralisation de cette contamination et cette capacité à persister et se déplacer dans l environnement certaines études rapportent précisément ces transports « long-courrier » avec un transport transocéanique de ddt hill et al 1995 ou le passage de hap ou pcb de la mer méditerranée jusqu en mer du nord il était ici question de mieux appréhender l ampleur du phénomène de cette contamination de l environnement en analysant la multitude de composés de sources comme de modalités de mobilité dans l environnement il est important d insister sur la globalité de ce phénomène tout comme l incertitude qui entoure la réalité de certaines contaminations ce constat fait la partie suivante s intéresse quant à elle aux effets sur le monde vivant mettant également en avant une grande diversité en termes d impact et d autres sources d incertitudes perturbateurs endocriniens et biodiversité page 11

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partie iii les effets des pe sur le vivant état des connaissances et pistes à suivre la problématique des effets des perturbateurs endocriniens sur la biodiversité n est pas nouvelle comme nous l avons souligné plus haut elle a été mise en lumière une première fois dans le printemps silencieux par rachel carson en 1962 même si le terme de perturbateur endocrinien n a pas été employé à l époque la controverse la plus importante soulevée par cet ouvrage concerne le ddt qui est aujourd hui classé parmi les pe par la suite des exemples historiques ont marqué les esprits tant par l ampleur des effets des pe sur les populations naturelles que par la nature des effets que les produits chimiques peuvent induire chez des organismes exposés depuis une vingtaine d années de nombreuses études scientifiques ont été menées pour mesurer les effets des pe notamment à l échelle de l organisme ou de la population le nombre et les conclusions de ces études sont éloquents et ce sur trois points particuliers tout d abord sur le nombre et la nature de composés qui ont été identifiés comme perturbateurs endocriniens ces produits provenant majoritairement de l industrie chimique sont de nature et d usage très variés voir partie ii-a ensuite par le fait que dans presque toutes les familles d espèces animales pluricellulaires on a pu trouver des exemples de perturbation endocrinienne mollusques insectes vertébrés et même quelques exemples chez les plantes aucune des familles du vivant pluricellulaire ne semble y être insensible enfin par la diversité des effets que ces perturbateurs peuvent induire sur les organismes qui y sont exposés effets anatomiques sur la fonction reproductive sur le système immunologique sur le comportement nous allons ici détailler quelques exemples pour illustrer cette diversité de composés d organismes et d effets qu englobe la problématique des pe néanmoins les études scientifiques sur les pe ont souvent été menées selon des méthodes réductionnistes in vitro qui ont permis de définir les modes d action d établir des échelles de nocivité et d analyser entre autres les effets inducteurs ou inhibiteurs des substances chimiques or comme nous le verrons ce type de méthode ne semble pas être adaptée à l étude des pe in natura si les effets des pe sont aujourd hui bien documentés pour ce qui concerne l échelle individuelle et populationnelle leurs effets à des échelles plus globales sont encore trop mal connus les scientifiques ont rarement pris en compte les effets de perturbations endocriniennes à l échelle des communautés des écosystèmes voire à l échelle de l écosphère et le rôle des pe dans l érosion de la biodiversité constatée à ce jour nécessite la mise en oeuvre de programmes de recherche malgré la difficulté de l élaboration de protocole expérimentaux in situ a l ampleur de la problématique pe 1 un exemple historique les prosobranches et le tbt les prosobranches représentent environ la moitié des espèces de mollusques soit environ 60 000 espèces par exemple les bulots on les retrouve dans une grande majorité d écosystèmes où leur rôle est important du fait de leur présence à de nombreux niveaux des chaines trophiques ils nourrissent en effet un grand nombre d espèces de poissons d oiseaux ou de mammifères or les mollusques et en particulier les prosobranches constituent un groupe taxonomique particulièrement menacé par la contamination des milieux aquatiques en effet leurs capacités métaboliques à éliminer les polluants chimiques sont très limitées dans les années 1980 on a commencé à observer des extinctions de masse des prosobranches dans les milieux marins proches des zones portuaires une substance chimique qui entre dans la composition des peintures appliquées aux carènes de bateaux le tbt tributylétain a rapidement été mise en cause tant par des expériences menées en laboratoires que des études réalisées en milieu naturel cette substance possède un effet virilisant sur les femelles des prosobranches et perturbateurs endocriniens et biodiversité page 12

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ce même à très faible dose de l ordre de 0,1 ng/l oehlmann et al 2007 on observe chez les femelles le développement d un pénis et d un canal spermatique phénomène connu depuis sous le terme « imposex » a de plus fortes doses mais toujours de l ordre de 1 à 10 ng/l les effets du tbt sont encore plus manifestes puisqu on peut observer une déformation de la coquille des individus exposés plus récemment des études ont également montré un effet du tbt sur les défenses immunitaires et le développement des embryons larvaires même si les mécanismes de perturbation hormonale du tbt sur les prosobranches ne sont pas encore totalement compris plusieurs hypothèses divisent les chercheurs le fait est que le déclin des populations de prosobranches est bel et bien constaté en allemagne 61 des espèces de mollusques marins et terrestres sont considérées comme menacées ou éteintes actuellement le cas du tributylétain et des prosobranches est l exemple le plus frappant dans la littérature scientifique de l effet à l échelle populationnelle des pe dans la faune sauvage 2 diversité des espèces touchées l une des particularités des pe est qu ils ont un spectre d espèces sensibles extrêmement large chez les organismes pluricellulaires des exemples de perturbation endocrinienne ont été décrits dans une majorité des branches taxonomiques chez les vertébrés un autre exemple historique de perturbation endocrinienne suite à une contamination par un polluant organique concerne les reptiles plus précisément les alligators du lac apopka ce lac a subi dans les années 1990 une contamination accidentelle par des insecticides organochlorés ddt en particulier l effet induit par ces insecticides sur la population d alligators a été une réduction significative de la taille du pénis empêchant toute reproduction et allant même jusqu à conduire au déclin de la population des effets nocifs faisant suite à des expositions aux pe ont été reportés dans les 5 classes des vertébrés nous venons d en donner un exemple pour les reptiles chez les mammifères les effets de pe ont été observés même chez des animaux des zones a priori non impactées dans certaines îles de norvège on a observé chez les ours polaires de fortes concentrations sanguines en pcb et pbde ces fortes concentrations ont été associées à une diminution de la taille des organes reproducteurs chez les deux sexes sonne et al 2006 les amphibiens de par leur peau perméable sont également une cible de choix pour les pe il a été par exemple montré qu un pesticide l atrazine pouvait perturber les étapes du développement des grenouilles voir partie ii-b-1 chez les oiseaux de nombreux produits chimiques peuvent altérer la reproduction ou le comportement chez les adultes voir partie ii-b-2 ou le développement chez les jeunes voir table 2 enfin la présence des perturbateurs endocriniens dans presque tous les milieux aquatiques cf partie précédente font des poissons l un des modèles d étude des effets des pe une étude anglaise datant de 2006 est éloquente sur l ampleur du problème gross-sorokin et al ont évalués les effets anatomiques de la perturbation due aux stéroïdes oestrogènes chez le gardon et ce dans plus de 50 sites dont le risque de contamination avait été estimé environ un tiers des mâles collectés présentaient un phénotype intermédiaire entre mâle et femelle phénotype intersexuel et ce phénotype était retrouvé dans 86 des sites échantillonnés dont des sites dont le risque de contamination était estimé faible les chercheurs ont également montré que l effet induit était fortement corrélé à la concentration en stéroïdes oestrogènes ils ont enfin montré que les mâles féminisés étaient moins fertiles que les mâles sains chez les poissons les plus touchés les spermatozoïdes montraient une diminution de 50 à 75 de leur mobilité chez les invertébrés alors qu ils représentent environ 95 des espèces animales les invertébrés semblent bénéficier d une moindre attention de la part des chercheurs en ce qui concerne les phénomènes de perturbations endocriniennes certes nous avons détaillé l exemple des prosobranches et de leur décimation dans les zones portuaires mais relativement à leur diversité les invertébrés et en particulier les insectes n ont été que peu étudiés en 2007 soin et smagghe n ont répertorié qu une quinzaine d études scientifiques sur de potentielles perturbations endocriniennes chez les insectes de plus aucune de ces études n avait été réalisée sur le terrain toutes tiraient leurs conclusions d expériences effectuées en milieu contrôlé selon les auteurs soin et smagghe de par le fait qu un très grand nombre d espèces d insectes présentent au moins un stade aquatique souvent le stade larvaire et que les milieux aquatiques eaux sédiments possèdent un fort potentiel de contamination on pourrait atteindre des résultats éloquents concernant la perturbation endocrinienne chez dans ce groupe d arthropodes perturbateurs endocriniens et biodiversité page 13

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il faut cependant souligner que si les études concernant les perturbations endocriniennes des insectes par des polluants environnementaux sont rares des recherches nombreuses ont toutefois été effectuées sur l usage des hormones des insectes pour contrôler les populations de certains d entre eux considérés comme ravageurs de cultures chez les végétaux jusqu à maintenant les végétaux notamment les producteurs de phyto-oestrogènes ont plutôt été étudiés en tant que sources possibles de pe c est par exemple le cas du soja qui fait aujourd hui parler de lui notamment en ce qui concerne le régime alimentaire des jeunes enfants bar-el reifen 2010 cependant les végétaux peuvent eux aussi être la cible de perturbations endocriniennes même si ce domaine d étude n a été encore que peu exploré de récents travaux mené in vitro ont par exemple fait état d un effet perturbateur du bisphénol a sur le kiwi à des concentrations cependant élevées speranza et al 2011 3 diversité des effets induits les différents exemples détaillés ci-dessus ont déjà permis d avoir un aperçu de la diversité de modes dont les pe peuvent affecter les organismes vivants on peut considérer que ces effets sont de 5 genres différents effets sur le développement sur l anatomie sur la reproduction sur le comportement et enfin sur le système immunitaire une règle bien connue de la toxicologie et de l écotoxicologie est que les effets d un agent nocif sont plus importants chez un organisme juvénile que chez un adulte les pe n échappent pas à cette règle certaines substances sont ainsi capables de perturber le développement des organismes c est le cas par exemple de l atrazine qui retarde ou empêche la métamorphose passage du stade larvaire au stade adulte chez la grenouille hayes et al 2006 la perturbation des étapes du développement peut ensuite affecter l adulte de manières diverses les conséquences de la perturbation des étapes de développement peuvent être tout d abord anatomiques c est ce qu on a vu avec les mollusques et la déformation de leur coquille à la suite d une exposition aux tbt c est également le cas avec le trifluralin un herbicide qui peut causer une déformation des vertèbres chez de nombreux poissons l exposition à des pe que ce soit durant les étapes de développement ou même à l âge adulte peut également avoir des répercussions sur la capacité des organismes à se reproduire on en a vu des exemples notamment celui de l apparition de phénotypes intermédiaires entre mâles et femelles chez le poisson ou d individus aux organes reproductifs atrophiés chez l ours polaire ou l alligator cela n est pas sans conséquence sur la fertilité des individus atteints on constate d ailleurs de manière générale que les mâles exposés à des substances oestrogènes voient leur fertilité réduite et ce pour l ensemble des vertébrés l un des rôles de la fonction endocrinienne est également de réguler les comportements c est pourquoi l exposition au pe peut également avoir des répercussions à ce niveau ainsi les pcb peuvent altérer chez les oiseaux marins le comportement des parents nourrissage des petits de même on a observé que des ibis exposés au mercure présentaient des comportements homosexuels frederick jayasena 2010 enfin en mimant l effet d hormones thyroïdiennes certaines substances peuvent perturber le bon fonctionnement de la glande thyroïde chez les vertébrés cette glande assure entre autre la maturation des cellules immunitaires ainsi l exposition à des pe peut également avoir des répercussions sur l ensemble du système immunitaire surtout si cette exposition à lieu à un stade juvénile où ce dernier se met en place voir partie ii-b-1 nous avons déjà traité de la diversité des molécules pouvant avoir un effet perturbateur sur le système endocrinien les substances utilisées en agriculture ne constituent qu une partie des molécules à effet perturbateur pourtant au sein de cette seule famille on observe une très grande diversité des effets induits voir table 2 perturbateurs endocriniens et biodiversité page 14

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substance herbicides trifluralin atrazine effet anomalies vertébrales chez le poisson induction de métamorphose prématurée et altération du système immunitaire chez la salamandre fongicides benomyl iprodione croissance altérée chez les poissons survie embryonnaire réduite modification du comportement des oiseaux réduction de leur production d oeufs poids réduit des poussins à la naissance altération de la reproduction des mysidacés reproduction des oiseaux altérée ponte retardée altération de la reproduction des oiseaux production d oeufs diminuée fertilité réduite mortalité des embryons imposex chez les escargots anomalies de la croissance des huîtres altération de la reproduction des oiseaux production d oeufs diminuée fertilité réduite troubles du développement testiculaire altération de la reproduction des mammifères et des oiseaux mancozeb metiram tributylétain vinclozolin tetraconazole insecticides carbaryl azadirachtine diflubenzuron fenoxycarb malathion methomyl methoxychlor parathion altération de la reproduction des oiseaux et des poissons inhibition de la mue chez les arthropodes réduction de la testostérone chez les oiseaux perturbation de la formation de la cuticule chez les arthropodes inhibition de la mue des arthropodes croissance des poissons réduite altération de la reproduction des oiseaux altération de la reproduction des oiseaux de la croissance des poissons succès d éclosion diminué altération de la reproduction des oiseaux et des poissons diminution de la ponte réduction du poids corporel des adultes anomalies vertébrales croissance des mysidacés réduite altération de la reproduction des oiseaux et des poissons amincissement de la coquille des oeufs pyréthrynoïdes de synthèse table 1 principales substances utilisées en agriculture et effet sur la faune sauvage source crisp et al 1998 perturbateurs endocriniens et biodiversité page 15

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